遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁(yè)煤在煉焦時(shí)一般72%-78%轉(zhuǎn)化為焦炭，其中22%-28%轉(zhuǎn)化為荒煤氣，苯族烴是煤干餾過(guò)程中產(chǎn)生的芳香烴化合物中分子較低的部分，其產(chǎn)率占煉焦干煤臟入量的0.8%-1.4%產(chǎn)率的波動(dòng)主要受煉焦煤料的性質(zhì)煉焦溫度的影響，近年來(lái)，由于石油化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，可以提供苯類(lèi)，苯酚類(lèi)等產(chǎn)品，對(duì)煤煉焦化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響，但是焦化工業(yè)提供的許多種芳香族化合物和雜環(huán)化合物是石油化學(xué)工業(yè)所不能代替的，它們不可能或者不能經(jīng)濟(jì)的從石油加工過(guò)程中獲得，今后這類(lèi)產(chǎn)品主要依賴(lài)煉焦化學(xué)產(chǎn)品的吸收與加工，因此這些化學(xué)產(chǎn)品對(duì)綜合利用煤炭資源和我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重要意荒煤氣必須經(jīng)過(guò)凈化后成為潔凈燃?xì)?，才能通過(guò)煤氣管道外送及供用戶(hù)使用。在焦?fàn)t煤氣凈化過(guò)程中，經(jīng)過(guò)冷卻、吸收、解析、化學(xué)轉(zhuǎn)化、蒸餾分離等化工單元操作，可以分離出交友、氨水、粗苯(或輕苯、重苯),并將煤氣和氨水中的氨、硫化氫、氰化氫等有害物質(zhì)去除且制成有用的化學(xué)產(chǎn)品。苯族烴回收精制加工后，可得到的輕苯，重苯，精苯，甲苯，二甲苯，溶劑油等產(chǎn)品。甲苯，二甲苯，三甲苯，乙基甲苯，古馬隆，茚，噻吩，酚。這些產(chǎn)品具有極為廣泛的用途，是塑料合成纖維，合成橡膠，染料，涂料，醫(yī)藥，耐高溫材料及國(guó)防工業(yè)極為寶貴的原料，對(duì)于我國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)具有十分重大的政治意義和經(jīng)濟(jì)意義。1.2粗苯的性質(zhì)：粗苯在常態(tài)下為淡黃色透明溶體，此水輕，不溶于水，在貯存時(shí)，由于其中的戊烯類(lèi)，環(huán)戊二烯等不合和化合物的氧化合聚合而形成樹(shù)脂狀物質(zhì)，故使粗苯差色變暗，粗苯易燃易爆，閃點(diǎn)為12攝氏度，粗苯苯氣在空氣中的濃度在1.4%-7.5%(體積)范圍內(nèi)時(shí)，能形成爆炸性混合物。粗苯的各主要成分皆在180攝氏度前餾出，180攝氏度以后餾出的是粗苯中所含的洗油輕質(zhì)餾分，稱(chēng)為溶劑油。在測(cè)定粗苯中各組分的含量和計(jì)算其加工過(guò)程中的產(chǎn)量時(shí)，通常將180攝氏度前的餾出量作為鑒別粗苯質(zhì)量的指標(biāo)之一。粗苯在180攝氏度前的餾出量取決于粗苯的工藝流程和操作制度。180攝氏度前的餾出量越多，粗苯的質(zhì)量就越好，一般要求粗苯在180攝氏度前餾出量達(dá)93%-95%,粗苯中除了主要的苯類(lèi)物質(zhì)之外，還有飽和化合物和硫化物，這是由于從煤氣中回收粗苯的同時(shí)，煤氣中的烯烴，一氧化碳等等的膠質(zhì)生成物及有機(jī)硫化合物也一同進(jìn)入了粗苯中。粗苯的組成取決于煉焦配煤的組成及煉焦產(chǎn)物在炭化室內(nèi)熱解的程度。粗苯各組成的平均含量如表1—1。此外，粗苯中酚類(lèi)的含量通常在0.1—1.0%之間，吡啶堿類(lèi)的含量不超過(guò)0.5%。當(dāng)硫銨工段從煤氣回收吡啶堿類(lèi)時(shí)，則粗苯中的吡啶堿類(lèi)含量不超過(guò)0.01%。各產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1—1、1—2、1遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2頁(yè)粗苯中各組分的含量表1-1苯甲苯二甲苯三甲苯不飽和化合物其中：環(huán)戊二烯苯乙烯苯并呋喃及同系物茚及同系物硫化物(按硫計(jì))其中：二硫化碳噻吩由于粗苯是易燃的物質(zhì)，粗苯蒸汽在空氣中的濃度在1.4—7.5%(體積)范圍內(nèi)時(shí)，能形成爆炸性混合物，因此該工段要嚴(yán)禁煙火，電機(jī)防爆。重苯和重質(zhì)苯的質(zhì)量指標(biāo)表1-2指標(biāo)名稱(chēng)(參考指標(biāo))重質(zhì)苯(YB303—64)一級(jí)二級(jí)初餾點(diǎn)，℃大139150℃前餾出量，Wt%——200℃前餾出量，Wt%本85本80水分，Wt%粗苯和輕苯的質(zhì)量指標(biāo)表1-3指標(biāo)名稱(chēng)用粗苯用粗苯外觀黃色透明液體比重，d42°~0.90十十餾程：75℃前餾出量，V%遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁(yè)180℃前餾出量，wt%本93本91餾出96%(V%)的溫度，℃十150水分室溫(18～25℃)下目測(cè)無(wú)可見(jiàn)不溶解的水本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)國(guó)內(nèi)外冶金焦化行業(yè)的基本情況，進(jìn)行年產(chǎn)焦炭80萬(wàn)噸焦化廠(chǎng)回收車(chē)間粗苯工段工藝初步設(shè)計(jì)，初選主機(jī)設(shè)備；進(jìn)行粗苯工段工藝流程選擇設(shè)備的選型計(jì)算及相關(guān)非工藝設(shè)計(jì)。(1)要求工段年平均工作日360天，煤氣及粗苯組成見(jiàn)下表，其余參數(shù)結(jié)合實(shí)習(xí)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)。焦?fàn)t煤氣的組成表指標(biāo)名稱(chēng)H?S萘粗苯焦油指標(biāo)(g/Nm)凈化煤氣的質(zhì)量指標(biāo)表指標(biāo)名稱(chēng)H?S萘粗苯焦油指標(biāo)(g/Nm3)3粗苯的組成表指標(biāo)名稱(chēng)苯甲苯二甲苯溶劑油指標(biāo)(質(zhì)量%)63本設(shè)計(jì)采用焦油洗油吸收煤氣中的苯族烴，對(duì)焦油洗油的質(zhì)量要求見(jiàn)下表焦油洗油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(YB297-64)遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4頁(yè)比重(d42)230℃前餾出量(容),%300℃前餾出量(重量),%酚含量(容),%萘含量(重量),%黏度(°E25)水分，%15℃結(jié)晶物十3本90十0.5十2十1.0無(wú)(2)廠(chǎng)址所在地區(qū)年平均氣溫16℃,最高氣溫38℃,最低氣溫-27℃;(3)煤在煉焦時(shí)一般75%為焦炭，其中25%為荒煤氣。即每年用煤106.7萬(wàn)噸，年生產(chǎn)荒煤氣26.7萬(wàn)噸。第三章焦?fàn)t煤氣凈化回收工藝過(guò)程及工藝選擇煤氣凈化過(guò)程主要有以下幾個(gè)工段組成：冷凝鼓風(fēng)工段、脫硫工段、蒸氨工段、硫銨工段、終冷洗苯工段、粗苯蒸餾工段、油庫(kù)工段、脫水工段、生硫劑硫酸新洗油粗苯儲(chǔ)槽氨水住油焦油槽洗脫苯荒煤氣生化蒸氨硫胺焦?fàn)t堿液備煤熄焦外管遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁(yè)一、冷凝鼓風(fēng)工段：(一)工藝方法：可分為冷凝和鼓風(fēng)兩部分。其中冷凝又可分為直接冷卻、間接冷卻和直接間接混合冷卻三種。(1)直接冷卻：與煤氣直接接觸，冷卻效果好，但產(chǎn)生污水量大。(2)間接冷卻：不直接與煤氣接觸，通過(guò)換熱設(shè)備間接冷卻，污染小，蒸氨設(shè)備效率高，使用較廣泛。(3)混合冷卻：可以兼得直接冷卻和間接冷卻兩者的優(yōu)點(diǎn)。鼓風(fēng)部分：主要為粗煤氣加壓，使其能通過(guò)后續(xù)凈化系統(tǒng)的設(shè)備和管路，并起到脫除粗煤氣中部分焦油霧的作用。電捕焦油器：脫除粗煤氣中的焦油(二)工藝流程：氣液分離后的荒煤氣由分離器上部出來(lái)，進(jìn)入四臺(tái)并聯(lián)操作的橫管初冷器上部，在此用32C的循環(huán)水將煤氣冷卻至～35C;由橫管初冷器下部排出的煤氣，進(jìn)入直冷塔下部，用直冷塔循環(huán)水噴灑煤氣，將煤氣冷卻至～22C;由直冷塔上部排出的煤氣，進(jìn)入三臺(tái)并聯(lián)操作的電捕焦油器，捕集煤氣中夾帶的焦油，再由煤氣鼓風(fēng)機(jī)壓送至脫硫工段。為了保證橫管初冷器冷卻效果，在初冷器上部連續(xù)噴灑來(lái)自機(jī)械化氨水澄清槽中部的焦油、氨水混合液，在其頂部用熱氨水定期沖洗，以清除管壁上的焦油、萘等雜質(zhì)。初冷器底部排出的冷凝液經(jīng)水封槽流入冷凝液槽，再?gòu)闹崩渌撞砍鰜?lái)的循環(huán)液加兌一定量氨水后，用泵經(jīng)直冷塔循環(huán)水冷卻器用低溫水冷卻至～21C,送到直冷塔頂部循環(huán)噴灑，多余部分送至機(jī)械由氣液分離器分離下來(lái)的焦油和氨水進(jìn)入機(jī)械化氨水澄清槽，在此進(jìn)行氨水、焦油和焦油渣的分離。上部的氨水流入循環(huán)氨水中間1槽，再由循環(huán)氨水泵送至焦?fàn)t冷卻煤氣；其中一部分氨水定期經(jīng)高壓氨水泵加壓送至焦?fàn)t，一部分氨水去初冷器、電捕頂部噴灑，以清除管壁積存的萘、焦油等雜物。多余部分作為剩余氨水經(jīng)過(guò)剩余氨水中間槽沉淀澄清、除焦油器除油后送入剩余氨水貯槽，再用剩余氨水泵送至氨水蒸餾裝置處理。機(jī)械化氨水澄清槽下部的焦油靠靜壓流入焦油分離器，進(jìn)一步進(jìn)行焦油與焦油渣的沉降分離。分離出的焦油自流入焦油中間槽，用焦油泵送至焦油蒸餾油庫(kù)的焦油貯槽。機(jī)械化氨水澄清槽和焦油分離器刮出的焦油渣，排入焦油渣車(chē)，定期送往煤場(chǎng)，摻入煉焦煤中。(三)工藝選擇：裝置采用混合冷卻工藝，先間接冷卻，后直接冷卻，對(duì)煤氣冷卻凈化的效果好，有效降低煤氣中煤粉、焦油和萘的含量。遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)氣液分離器煤氣初冷器電捕鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械澄清器循環(huán)氨水槽剩余槽剩余氨水泵脫硫蒸氨循環(huán)氨水泵焦?fàn)t焦油中間罐焦油儲(chǔ)槽焦油泵冷鼓工藝流程圖二、脫硫工段：(一)工藝方法：其主要任務(wù)是脫除硫化氫，可分為干法和濕法兩種。干法常用氧化鐵或活性炭法，濕法分為溶劑吸收法和氧化法兩種。吸收法脫硫是用堿性溶液吸收粗氣中的硫化氫，吸收液經(jīng)解吸放出硫化氫后返回循環(huán)吸收硫化氫。常用的氧化法有：蒽醌二磺酸鈉法、改良砷堿法、氨水催化法、萘醌法、苦味酸(二)工藝流程：由鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的煤氣首先進(jìn)入預(yù)冷塔與塔頂噴灑的循環(huán)冷卻水逆向接觸，被冷至30℃;循環(huán)冷卻水從塔下部用泵抽出送至循環(huán)水冷卻器，用低溫水冷卻至28℃后進(jìn)入塔頂循環(huán)噴灑。采取部分剩余氨水更新循環(huán)冷卻水，多預(yù)冷后的煤氣依次進(jìn)入三臺(tái)串聯(lián)的脫硫再生塔，與塔中部噴淋下來(lái)的脫硫液逆流接觸以吸收煤氣中的硫化氫(同時(shí)吸收煤氣中的氨，以補(bǔ)充脫硫液中的堿源)。第三臺(tái)脫硫再生塔后煤氣含硫化氫約20mg/m3,送入硫銨工段。部再生段的噴射器，靠噴射器的吸力，脫硫液再生需要的空氣同時(shí)被吸入再生段，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回塔中部循環(huán)使用。浮于塔頂部的硫磺泡沫，利用位差自流入泡沫槽，硫泡沫經(jīng)泡沫泵送入熔硫釜加熱熔融，清液流入廢液槽，硫磺冷卻后裝袋外銷(xiāo)。為避免脫硫液鹽類(lèi)積累影響脫硫效果，排出少量廢液送往配煤。(三)工藝選擇及特點(diǎn)：脫氰新工藝，此法不但具有較高的脫硫脫氰效率，而且流程短，不需外加堿，遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第7頁(yè)2、脫硫、再生合為一塔，節(jié)省占地。3、采用引射自吸式雙成結(jié)構(gòu)再生段，再生所需的空氣毋須空壓機(jī)提供，節(jié)省能源。還可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際狀況，利用部分尾氣循環(huán)使用。廢氣量可降低約1/3,因此減少了有害物質(zhì)的排放。冷鼓煤氣冷鼓煤氣脫硫塔脫硫再生塔硫泡沫槽熔硫釜溶液緩沖槽剩余氨水氨水過(guò)濾器氨水換熱器蒸氨塔廢水換熱器廢水槽廢水冷卻器生化工段冷凝冷卻器溶液循環(huán)槽溶液換熱器液封槽脫硫工藝流程圖三、蒸氨工段：(一)工藝方法：脫除粗煤氣中的氨，可用水或酸性溶液吸收。常用一下幾種方法：1、水吸收法：用大量水與粗煤氣接觸，吸收其中的氨。2、硫酸吸收法：分為直接法、間接法和半直接法三種。(1)直接吸收法：粗煤氣不經(jīng)冷凝冷卻直接進(jìn)入硫銨飽和器，與硫酸直(2)間接吸收法：經(jīng)冷凝冷卻后與洗滌氨水混合進(jìn)行蒸餾，在引入飽和(3)半直接吸收法：將冷凝冷卻氨水進(jìn)行蒸餾，蒸出的氨氣與粗氣一起進(jìn)入飽和器與母液反應(yīng)生成硫銨。3、磷酸吸收法：用磷酸吸收粗氣中的氨，然后進(jìn)行解吸。(二)工藝流程：脫硫過(guò)程中的剩余氨水引入蒸氨塔內(nèi)進(jìn)行蒸氨，蒸出濃氨汽經(jīng)冷凝冷卻(三)工藝選擇及特點(diǎn)：遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第8頁(yè)對(duì)蒸氨廢氣選用目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的氨裂解處理技術(shù)。在裂解爐內(nèi)，氨氣在觸媒的作用下，通過(guò)控制爐溫可將蒸氨廢氣中的氨還原成氫氣、氮?dú)夂鸵谎趸細(xì)?，并將這部分混合氣體返回煤氣管道中，不僅防止了對(duì)大氣的污染，而且還可增加煤氣量，是一項(xiàng)回收能源、化害為利的控制措施，該技術(shù)成熟、可靠，在國(guó)內(nèi)外焦化廠(chǎng)均有使用。四、硫銨工段：(一)工藝方法：目前絕大多數(shù)焦化廠(chǎng)都用硫酸吸收煤氣中的氨來(lái)制取硫銨。根據(jù)工藝過(guò)程的不同，生產(chǎn)硫銨的方法可分為間接法、直接法和半直接法。1、間接法：在用硫酸中和稀氨水，然后蒸發(fā)溶液而來(lái)制取固體硫銨即形成了間接法。間接法生產(chǎn)硫銨的工藝過(guò)程為：煤氣在洗氨塔中用水洗滌，氨被吸收，得到稀氨水，送去蒸餾。由蒸氨塔逸出的氨，進(jìn)入飽和器后被硫酸吸收而得硫氨。這種方法要消耗大量水蒸氣，而且蒸發(fā)設(shè)備龐大，經(jīng)濟(jì)效果2、直接法：這種方法的工藝過(guò)程為：出爐煤氣在煤氣集氣管中被循環(huán)氨水冷卻，除去其中的焦油，進(jìn)入間接式初步冷卻器。煤氣在初步冷卻器冷凝出的氨水補(bǔ)充到循環(huán)氨水中去，而煤氣中所含的水汽量，恰好相當(dāng)于配煤水分和化合水分的總和。煤氣從初步冷卻器出來(lái)，溫度約為60~70℃,進(jìn)入電撲焦油器，除去其中之焦油霧滴。然后帶著全部氨經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入飽和器。氨和硫酸結(jié)合而成硫氨。煤氣出飽和器經(jīng)除酸器，進(jìn)入冷卻到直接式冷卻器，冷卻到適宜溫度，進(jìn)入鼓風(fēng)氣。采用直接法生產(chǎn)硫銨雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但因過(guò)多的設(shè)備處于負(fù)壓狀態(tài)，在生產(chǎn)上不安全，故在工業(yè)上未被采用。3、半直接法：現(xiàn)代焦化廠(chǎng)廣泛采用的是半直接法生產(chǎn)硫銨。我國(guó)多以飽和器作為氨的吸收器，國(guó)外則有以硫酸洗氨塔代替飽和器的趨勢(shì)，即所謂無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫銨。采用飽和器或硫酸洗氨塔生產(chǎn)硫銨，實(shí)質(zhì)上都屬于半直接法。半直接法生產(chǎn)硫銨的工藝過(guò)程為：出爐煤氣在初步冷卻器中冷卻到25~30℃,進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)。加壓后，經(jīng)電捕焦油器，煤氣預(yù)熱器.進(jìn)入飽和器。在初步冷卻器中冷凝下來(lái)的氨水全部與集氣管循環(huán)氨水混合。多余的混合氨水送如氨蒸餾器中，蒸餾出的氨氣也送入飽和器，并和煤氣中的氨一起為硫酸吸收而得硫銨。由于該法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，故為國(guó)內(nèi)外焦化廠(chǎng)(二)工藝流程：由脫硫工段來(lái)的煤氣首先經(jīng)煤氣預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入2臺(tái)并聯(lián)的噴淋式飽和器。飽和器2臺(tái)操作，1臺(tái)備用。煤氣在飽和器的上段分兩股進(jìn)入環(huán)形室，與循環(huán)母液逆流接觸，其中的氨被母液中的硫酸吸收，生成硫酸銨。脫氨后的煤氣在飽和器的后室合并成一股，經(jīng)小母液循環(huán)泵連續(xù)噴灑洗滌后，沿切線(xiàn)方向進(jìn)入飽和器內(nèi)旋風(fēng)式除酸器，分出煤氣中所夾帶的酸霧后，送至終冷洗飽和器下段上部的母液經(jīng)大母液循環(huán)泵連續(xù)抽出送至飽和器上段環(huán)形噴灑室循環(huán)噴灑，噴灑后的循環(huán)母液經(jīng)中心降液管流至飽和器的下段。在飽和遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第9頁(yè)器的下段，晶核通過(guò)飽和介質(zhì)向上運(yùn)動(dòng)，使晶體長(zhǎng)大，并引起晶粒分級(jí)。當(dāng)飽和器下段硫銨母液中晶比達(dá)到25%-40%(v%)時(shí)，用結(jié)晶泵將其底部的漿液抽送至室內(nèi)結(jié)晶槽。飽和器滿(mǎn)流口溢出的母液自流至滿(mǎn)流槽，再用小母液循環(huán)泵連續(xù)抽送至飽和器的后室循環(huán)噴灑，以進(jìn)一步脫出煤氣中的氨。飽和器定期加酸加水沖洗時(shí)，多余母液經(jīng)滿(mǎn)流槽滿(mǎn)流到母液貯槽；加酸加水沖洗完畢后，再用小母液循環(huán)泵逐漸抽出，回補(bǔ)到飽和器系統(tǒng)。當(dāng)飽和器母液系統(tǒng)水不平衡(水分過(guò)剩)時(shí)，可通過(guò)煤氣預(yù)熱器提高煤氣溫度，對(duì)母液操作溫度進(jìn)行調(diào)整，以保證系統(tǒng)水平衡及結(jié)晶適宜操作溫度。室內(nèi)結(jié)晶槽中的硫銨結(jié)晶積累到一定程度時(shí)，將結(jié)晶槽底部的硫銨漿液經(jīng)視鏡控制排放到硫銨離心機(jī)，經(jīng)離心機(jī)離心分離后，硫銨結(jié)晶從硫銨母液中分離出來(lái)。從離心機(jī)分出的硫銨結(jié)晶先經(jīng)溜槽排放到螺旋輸送機(jī)，再由螺旋輸送機(jī)輸送到振動(dòng)流化床干燥器，經(jīng)干燥、冷卻后進(jìn)入硫銨貯斗。從硫銨貯斗出來(lái)的硫銨結(jié)晶經(jīng)半自動(dòng)稱(chēng)量、包裝后送入成品庫(kù)。離心機(jī)濾出的母液與結(jié)晶槽滿(mǎn)流出來(lái)的母液一同自流回飽和器的下段。由振動(dòng)流化床干燥器出來(lái)的干燥尾氣在排入大氣前設(shè)有兩極除塵。首先經(jīng)兩組干式旋風(fēng)除塵器除去尾氣中夾帶的大部分粉塵，再由尾氣引風(fēng)機(jī)抽送至尾氣洗凈塔，用尾氣洗凈塔泵對(duì)尾氣進(jìn)行連續(xù)循環(huán)噴灑，以進(jìn)一步除去尾氣中夾帶的殘留粉塵，最后經(jīng)捕霧器除去尾氣中夾帶的液滴后排入大氣。尾氣洗凈塔設(shè)有旁通管。當(dāng)振動(dòng)流化床干燥器開(kāi)工調(diào)試時(shí)或經(jīng)一級(jí)干式旋風(fēng)除塵即可達(dá)到除塵指標(biāo)時(shí)，可直接經(jīng)旁通管將尾氣排入大氣，而無(wú)須經(jīng)過(guò)尾氣洗凈塔。開(kāi)工調(diào)試時(shí)走旁通管是為了避免由于振動(dòng)流化床干燥器操作不正常而造成尾氣洗凈塔及管路可能的堵塞。尾氣洗凈塔排出的循環(huán)母液經(jīng)滿(mǎn)流管流至室外母液槽；同時(shí)經(jīng)流量?jī)x表控制，向尾氣洗凈塔連續(xù)定量補(bǔ)入少量工業(yè)新水。補(bǔ)入的最大水量以不超過(guò)飽和器系統(tǒng)達(dá)到水平衡所需的最大水量為原則。硫銨工段所需的93%濃硫酸定期由油庫(kù)工段送至硫銨工段硫酸高置槽，再經(jīng)流量控制儀表及視鏡加到飽和由冷凝鼓風(fēng)工段送至剩余氨水蒸餾裝置的原料氨水/廢水換熱器，經(jīng)與塔底出來(lái)的蒸氨廢水換熱后進(jìn)入蒸氨塔。蒸氨塔底通入直接蒸汽。蒸氨塔頂出來(lái)的氨汽經(jīng)分縮器濃縮后，去脫硫工段預(yù)冷塔增加煤氣中的氨硫比。塔底出來(lái)的蒸氨廢水由廢水泵抽出，經(jīng)原料氨水/廢水換熱器同原料氨水換熱并經(jīng)廢水冷卻器冷卻后，送酚氰污水處理裝置。油庫(kù)送來(lái)的氫氧化鈉溶液40(w%),用計(jì)量泵抽出送終冷洗本工段的終冷塔上段洗滌煤氣，從上段噴灑液泵后接出的含堿溶液經(jīng)靜態(tài)管道混合器進(jìn)入到入蒸氨塔前剩余氨水中分解剩余氨水固定銨，降低蒸氨廢水中的全氨含量。蒸氨塔底產(chǎn)生的瀝青定期排至瀝青坑，冷卻后人工取出送煤廠(chǎng)摻入配煤；排出的蒸氨廢水經(jīng)瀝青坑流入地下槽，再由泵送至初冷前吸煤氣管道。(三)工藝選擇及特點(diǎn)：1、本設(shè)計(jì)采用半直接法，噴淋式飽和器，集酸洗、除酸、結(jié)晶為一體，遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第10頁(yè)送風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口放料槽送風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口放料槽水浴除塵器母液槽4、硫銨干燥采用振動(dòng)流化床，干燥效果好，易于操作維護(hù)；5、硫銨干燥外排尾氣采用干式及濕式兩級(jí)除塵，凈化后外排尾氣可達(dá)到6、用高效螺旋板換熱器，回收廢水余熱，節(jié)約蒸氨直接蒸汽用量；7、堿分解固定氨，可大大降低廢水中全氨含量，有利生化廢水處理環(huán)保硫酸地下槽硫酸地下槽硫酸槽焦?fàn)t煤氣脫硫回收煤氣預(yù)熱器結(jié)晶槽飽和器母液泵離心機(jī)螺旋輸送機(jī)干燥器旋風(fēng)除塵器母液儲(chǔ)槽噴灑泵蒸汽熱風(fēng)器冷凝水結(jié)晶泵硫胺工藝流程圖五、終冷洗苯工段：焦?fàn)t煤氣經(jīng)硫銨工段脫除氨后進(jìn)入終冷洗苯工段，主要任務(wù)是將煤氣進(jìn)遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第11頁(yè)(一)煤氣終冷和焦油洗萘工藝直接水終冷法用循環(huán)噴灑的冷卻水直接與煤氣接觸，對(duì)煤氣進(jìn)行最終冷卻。直接水終冷法是焦?fàn)t煤氣終冷工藝中最通用的一種方法。直接水終冷法分敞開(kāi)式和封閉式兩種。敞開(kāi)式在煤氣終冷前既無(wú)脫萘也無(wú)脫硫脫氰裝置。煤氣在終冷中脫萘，煤氣中的氰化氫同時(shí)大量溶解于終冷水中，氰化氫等有害氣體從涼水架上逸散，污染了環(huán)境，并且工藝流程復(fù)雜，因此，敞開(kāi)式出一些老廠(chǎng)仍在延續(xù)使用外，新廠(chǎng)已不再采用。在封閉式流程中，煤氣在終冷前已經(jīng)脫除了煤焦油、奈、硫化氫和氰化氫，且回收了氨，因此工藝流程比較簡(jiǎn)單?；厥瞻焙蠹s60C左右的煤氣在終冷塔內(nèi)被循環(huán)噴灑的終冷水冷卻至25C,從塔頂排出，去洗苯塔。在終冷水循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)有間接冷卻器，用循環(huán)冷卻水和低溫冷卻水兩端封閉式冷卻。終冷塔內(nèi)產(chǎn)生的冷凝液以終冷水排污方式排出，送往生物托分裝置處理。初冷后的煤氣進(jìn)入列管式終冷器內(nèi)，在管束間自上而下的流動(dòng)，被管內(nèi)中冷水冷卻至25~30C,由下部派出，送往洗苯塔。煤氣冷凝液流入器底，用泵抽出，送入終冷器的頂部和中部循環(huán)噴灑，以沖洗橫管外壁上含沉積物。多余的冷凝液，間歇的送往焦?fàn)t煤氣初冷流程中的焦油氨水分離器。間接水終冷在傳熱效果上不如直接水終冷法，因此較少采用。直接油終冷法以輕柴油為冷卻介質(zhì)，與煤氣直接進(jìn)行冷卻。脫去煤焦油、奈和氨后的煤氣，在油終冷塔內(nèi)被循環(huán)噴灑的輕柴油由約55C冷卻至25~30C后出塔，送往后續(xù)的洗苯塔。輕柴油和煤氣冷凝液一起進(jìn)入油終冷塔下部的油澄清槽，在冷凝液被分離出后用循環(huán)油泵送經(jīng)油冷卻器冷卻至24~28C,入油終冷塔循環(huán)使用。油終冷塔分為兩段，上段引出的輕柴油用噴灑油泵送入2、煤氣終冷及除萘的工藝：2.1煤氣終冷和機(jī)械化除萘工藝：來(lái)自硫銨工段煤氣在終冷塔內(nèi)自下而上流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中與經(jīng)由隔板孔眼噴淋而下的冷卻水流密切接觸，從55-60℃冷卻至21-27℃,部分水汽被冷凝下來(lái)，同時(shí)還有相當(dāng)數(shù)量的萘也從煤氣中析出，并被水沖洗下來(lái)，煤氣含萘量可從2000-3000mg/Nm3,降到800-1200mg/Nm3。冷卻后的煤氣去洗苯塔脫苯。含萘冷卻水由塔底經(jīng)水封管自流入機(jī)械化刮萘槽，水和萘在槽中分離后，水自流入涼水架冷卻到30-32℃,再由泵抽送經(jīng)冷卻器冷卻到21℃左右后，回遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第12頁(yè)用水蒸汽壓送往焦油槽或焦油氨水澄清槽。亦可用冷凝工段的初冷冷凝液來(lái)熔化萘，熔萘后的冷凝液自流返冷凝鼓風(fēng)段，這樣既簡(jiǎn)化了操作又改善了到?jīng)鏊埽黾恿藳鏊芮鍜吖ぷ?，因其排污水量大，刮萘槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜且苯重，基建費(fèi)高。該洗萘法僅用于硫銨生產(chǎn)工序之后。2.2煤氣終冷和焦油洗萘工藝：煤氣在終冷塔內(nèi)的過(guò)程同前所述。含萘冷卻水從終冷塔底部流出，經(jīng)液封管導(dǎo)入焦油洗萘器底部并向上流動(dòng)。熱焦油經(jīng)伸入器的分布管均勻噴灑在篩板上，通過(guò)篩板孔眼向下流動(dòng)，在與水對(duì)流接觸過(guò)程中將水中含萘降到焦油在循環(huán)使用24小時(shí)后，經(jīng)加熱靜止脫水用泵送往焦油車(chē)間加工處理，送空的焦油槽再接受冷鼓工段的新鮮焦油以備循環(huán)洗萘使用。從洗萘器上部流出的水進(jìn)入水澄清槽，分離出殘余焦油后，自流到?jīng)鏊?。分離出的焦油及浮在水面上的油類(lèi)、萘等混合物自流到焦油槽。焦油洗萘比機(jī)械化除萘效率高，但操作復(fù)雜。該流程的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以把冷卻水中的萘幾乎全部清除，而且對(duì)水中的酚有一定萃取作用結(jié)果，減少?zèng)鏊艿那鍜叽螖?shù)，有利于冷卻水的進(jìn)一步處理。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，出口煤氣含萘量高，用水量大，后期仍2.3油洗萘和煤氣終冷工藝：飽和器來(lái)的50-55℃的煤氣進(jìn)入木格填料洗萘塔底部，塔頂噴灑溫度為55-57℃的洗苯富油進(jìn)行洗萘。富油進(jìn)塔溫度比煤氣溫度高5-7℃,使煤氣含萘可由2000-2500mg/Nm3降到500-800mg/Nm3。除萘后的煤氣進(jìn)入終冷塔，該塔為隔板式，分兩段。上段用從涼水架來(lái)的循環(huán)水冷卻至20-23℃的循環(huán)水噴淋，將煤氣再冷卻25℃左右，額外水從終冷塔底部經(jīng)水封管流入熱水池；然后用泵送至涼水架，經(jīng)冷卻后自流入冷水池。再用泵送至終冷冷塔的上下兩端，送往上端的水須于間冷器用低溫水冷卻，由于終冷器只是為了冷卻煤氣，所以終冷循環(huán)水量可減至2.5-3噸/1000標(biāo)米3煤氣。該流程的優(yōu)點(diǎn)是塔后煤氣含萘量要前兩種工藝流程，用水量為水洗萘的一半，因而可減少含酚污水的排放量。缺點(diǎn)是該流程油洗萘在較為高的溫度下進(jìn)行，塔后煤氣含萘量仍較高，煤氣溫度波動(dòng)；操作復(fù)雜，洗油耗量大，2.4橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝：從硫銨工段來(lái)的煤氣由塔頂進(jìn)入，與連續(xù)噴灑的輕質(zhì)焦油并流差速接觸速冷，至橫管段繼續(xù)冷卻至21-25℃,同時(shí)脫萘至450毫克/標(biāo)米3以下，然后從塔底排出，進(jìn)入旋風(fēng)捕霧器除掉夾帶的焦油，萘和凝結(jié)水霧，然后去洗苯塔。輕質(zhì)焦油由其補(bǔ)充至塔底循環(huán)油槽，循環(huán)油由槽底泵出至槽中部，頂部噴灑，與橫管束和煤氣接觸換熱，同時(shí)溶解煤氣中析出的萘，然后經(jīng)液封回循環(huán)槽。(此過(guò)程中，循環(huán)油槽內(nèi)，入塔處，出塔處油溫基本相同)。焦油循遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第13頁(yè)環(huán)至一定程度，用泵送至焦油上段。18℃的冷凍水由塔下部橫管冷卻器進(jìn)入，向上經(jīng)串聯(lián)著的各橫管器與塔內(nèi)循環(huán)油，煤氣間接換熱繩溫，然后從塔由于該工程主要依靠降低煤氣的溫度使煤氣中萘析出，并由輕質(zhì)焦油將萘溶解，因此煤氣溫度需降至21℃左右。如此低溫，就決定了必須要有低溫水的焦化廠(chǎng)才易采用該工藝。(1)此工藝不僅對(duì)煤氣中的萘的脫除率高，而且冷卻效果非常好。出口煤氣約21℃左右，煤氣含萘量大約在350-450mg/Nm3。(2)無(wú)須洗油，只須自產(chǎn)輕質(zhì)焦油，節(jié)約洗油耗量；煤氣中的萘直接轉(zhuǎn)(3)該系統(tǒng)阻力小，風(fēng)機(jī)電耗低；操作維護(hù)簡(jiǎn)便；無(wú)污染；占地面積小，(4)由于煤氣冷卻不直接與水接觸，所以無(wú)含酚污水的處理。綜合上述的四種工藝，通過(guò)比較，第四種優(yōu)點(diǎn)突出，本溪地區(qū)有低溫的水源。因此本設(shè)計(jì)采用第四種方法即：橫管終冷噴灑輕質(zhì)焦油洗萘工藝。(二)洗苯工藝2.1從焦?fàn)t煤氣中回收的苯族烴可采用下列方法：洗油吸收煤氣中的苯族烴為典型的物理吸收，是在洗滌塔中回收煤氣中的苯族烴。將吸收了苯族烴的洗油(富油)送至脫苯塔蒸餾裝置中，以提取粗苯。脫苯后的洗油(貧油)冷卻后重新送至洗滌塔循環(huán)使用。洗油吸收法又分為常壓吸收法和加壓吸收發(fā)。加壓吸收法可強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程，適于煤氣在遠(yuǎn)距離或用作合成氨廠(chǎng)原料的情況下采用。目前，國(guó)內(nèi)外焦化廠(chǎng)主要采用洗油吸收法回收煤氣中的苯族烴。我國(guó)焦化廠(chǎng)洗滌用的洗油主要有焦油洗油和石油洗油。吸收法又分為焦油洗油吸收(1)焦油洗油吸收法焦油洗油是高溫焦油加工時(shí)230-300℃的餾分，由于大多數(shù)焦化廠(chǎng)都能自焦油洗油的含萘量除規(guī)定要小于13%外，還要求其含范量不大于5%,是為了保證在10-15℃時(shí)無(wú)固體沉淀物。萘范因熔點(diǎn)較高，在常溫下易析出固體結(jié)生成低熔點(diǎn)的有關(guān)各組分的共熔點(diǎn)混合物，所以洗油中存在一定數(shù)量的萘，則而破壞吸苯的操作，且酚的存在使洗油變稠，黏度大，因此必須嚴(yán)格控制洗油用石油洗油回收苯族烴的工藝與焦油洗油苯族烴的工藝流程一樣，只是遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第14頁(yè)石油洗油洗苯具有油耗低，油水分離容易及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。石油洗油的質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表2-1石油洗油穩(wěn)定性好，脫萘能力強(qiáng)。但石油洗油吸收能力低，故循環(huán)洗油比用焦油洗油時(shí)大，因而洗油在循環(huán)使用過(guò)程中，會(huì)形成不溶于洗油的油渣，造成換熱設(shè)備的堵塞而破壞正常的加熱制度。同時(shí)，含有油渣的洗油與水能形成穩(wěn)定的乳濁液而影響生產(chǎn)。石油洗油質(zhì)量指標(biāo)表2-1單位比重(20℃)不大于0.89黏度蒸餾試驗(yàn)：不大于1.5初餾點(diǎn)℃不小于265350℃前餾出量%不小于95凝固點(diǎn)℃低于20含水量%不大于0.2固體雜物無(wú)煤氣通過(guò)具有微孔組織，接觸表面很大的活性炭或硅膠等固體吸附劑。苯族烴即被吸附在其表面上直至達(dá)到飽和狀態(tài)。被吸附的苯族烴可用直接水用活性炭吸附劑可將煤氣中的苯族烴幾乎完全吸附下來(lái)。此法要求煤氣凈化的程度較高，加之吸附劑價(jià)格昂貴，因此在工業(yè)上的應(yīng)用受到一定的限制，而多用于煤氣中的苯族烴的定量分析。在低溫加壓的情況下，使苯族烴從煤氣中冷凝出來(lái)。此法比吸附法所得粗苯質(zhì)量好。但煤氣的壓縮及冷凍過(guò)程復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，設(shè)備材質(zhì)要求高。綜上所述，由于石油洗油洗苯工藝存在很多問(wèn)題尚未解決，設(shè)備選型上存在難題，所以一般不采用石油洗油工藝，而多采用焦油洗油洗苯工藝。(3)粗苯回收原理及影響因素洗油回收粗苯的原理用洗油回收煉焦煤氣中的粗苯是一種吸收過(guò)程。其吸收機(jī)理是建立在雙膜理論基礎(chǔ)上。雙膜理論的基本觀點(diǎn)如下：相互接觸的氣液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一很薄的有效滯留膜層。由于兩流體的主體充分揣動(dòng)，濃度的均勻的，全部的濃度變化集中在兩個(gè)有效膜層內(nèi)，且吸收過(guò)程在界面處達(dá)平衡。因此擴(kuò)散過(guò)程的全部阻力也就等于氣膜和液膜的阻力之和，這個(gè)阻力的大小也就決定了吸收速率的大小。遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第15頁(yè)在吸收過(guò)程中，如果吸收系數(shù)比較大，那么進(jìn)入液相的量也較大，也就是說(shuō)吸收進(jìn)行的完全。為此，我們通過(guò)氣相進(jìn)入液相的量的多少來(lái)討論回收煤氣中的苯族烴在洗苯塔乃被回收的程度稱(chēng)為回收率?；厥章适窃u(píng)價(jià)洗式中：η--粗苯回收率，%al,a2——洗苯塔入口，出口煤氣中苯含量，克/標(biāo)米3?；厥章实拇笮∪Q于下列因素：煤氣和洗油中苯族烴的含量；煤氣流速幾其壓力；洗油循環(huán)量及其分子量；吸收溫度；洗苯塔的構(gòu)造，對(duì)填料塔則為填料表面積及其特性等?，F(xiàn)分述如下：a、吸收溫度的影響：吸收溫度指洗苯塔內(nèi)氣體液體兩相接觸面的平均溫度，它取決于煤氣和洗油的溫度，也受大氣溫度的影響。吸收溫度是通過(guò)吸收系數(shù)和吸收推動(dòng)力的變化而影響粗苯回收率的。吸收溫度增高，吸收系數(shù)有些增大，但不顯著。當(dāng)煤氣中苯族烴的含量一定時(shí)，溫度愈低，洗油中與其呈平衡的粗苯含量愈高；因而當(dāng)提高溫度時(shí)，洗油中與其呈平衡的粗苯含量愈低，因此溫度升高，吸收推動(dòng)力隨之減小。吸收溫度不宜過(guò)高，也不宜過(guò)低。適宜為25℃左右，實(shí)際操作溫度波動(dòng)于20-30℃之間。b、洗油的分子量及循環(huán)油量的影響：當(dāng)其它條件一定時(shí)，洗油的分子量變小將使洗油中粗苯含量變大，即吸收得愈好。但洗油的分子量也不宜過(guò)小，否則洗油在吸收過(guò)程中損失較大，并在脫苯蒸餾時(shí)不易與粗苯分離。增加循環(huán)洗油量可降低洗油中粗苯的含量，增加氣液間的吸收推動(dòng)力，從而提高粗苯回收率。但循環(huán)洗油量也不易過(guò)大，以免過(guò)多增加電、蒸汽耗量和冷卻用c、貧油含苯量的影響：其它條件一定時(shí)，入塔貧油中粗苯含量愈高，則塔后損失愈大?，F(xiàn)行規(guī)定塔后煤氣中粗苯含量低于2g/m3。如果一步降低貧油中的粗苯含量，雖有助于降低塔后損失，但將增加脫苯蒸汽時(shí)的水蒸汽耗量，使粗苯180℃前餾出率減少，即相應(yīng)增加粗苯中溶劑油的生成量，并使洗油的d、吸收表面積的影響：填料的表面積愈大，則煤氣與洗油接觸的時(shí)間愈長(zhǎng)，回收過(guò)程進(jìn)行得也愈完全。e、煤氣壓力和流速的影響：煤氣壓力增大時(shí)，其擴(kuò)散系數(shù)隨壓力的增加而減小，因而使吸收系數(shù)降低。但隨煤氣壓力的增加，煤氣中苯族烴的分壓將成比例地增加，從而使吸收推動(dòng)力迅速增加，吸收速率也將增大。煤氣速度的增大時(shí)吸收系數(shù)增大，可提高氣液相接觸的旋流程度和提高洗苯塔的生產(chǎn)能力。所以加大煤氣速度可強(qiáng)化吸苯過(guò)程，但太大，會(huì)使洗苯塔阻力和霧六、粗苯蒸餾工段：由洗苯工序過(guò)來(lái)的含苯富油需進(jìn)行脫苯。用一般蒸餾的方法可以把富油遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第16頁(yè)中的粗苯蒸出來(lái)。但為達(dá)到需要的脫苯程度，則需將富油加熱到250-300℃,這在實(shí)際上是不可行的，但為了降低脫苯蒸餾的溫度，可采用水蒸汽蒸餾法或真空蒸餾法。我國(guó)焦化廠(chǎng)均采用水蒸汽蒸餾法脫苯，或稱(chēng)氣提法脫苯。按照富油的加熱方式的不同，可分為蒸汽加熱法和管式爐加熱法兩種由洗滌工序來(lái)的富油在分離器下面的三格中，被脫苯塔來(lái)的蒸汽加熱至70-80℃,然后進(jìn)入貧富油換熱器，被來(lái)自脫苯塔的溫度為130-140℃的熱貧油加熱到90-100℃,最后在富油預(yù)熱器中用低間接蒸汽加熱到135-145℃,進(jìn)入脫苯塔頂部進(jìn)行脫苯。從脫苯塔頂部溢出的粗苯，洗油蒸汽和水蒸氣的油汽和水汽混合物進(jìn)入分縮器下面三格中與富油換熱，并在分縮器頂上的一格用冷水冷卻，從而之大部分洗油汽和水汽冷凝下來(lái)，從分縮器頂部溢出的即是粗苯蒸汽。為得到合格的粗苯產(chǎn)品，可用冷卻水水量控制分縮器頂部蒸汽溫度，之其在86-89℃由分縮器頂部溢出的粗苯蒸汽進(jìn)入冷凝冷卻器，在此用冷水冷凝冷卻到25-30℃,做經(jīng)粗苯分離器將水分出后計(jì)量槽進(jìn)入粗苯儲(chǔ)槽。進(jìn)入分離器的油氣和水汽混合物，在分離器底部?jī)筛袼纬傻睦淠簽橹胤挚s油，在分縮器頂部?jī)筛袼纬傻睦淠簽檩p分縮油。輕、重分縮油分別進(jìn)入油水跟力氣，與水分離后與富油混合并送往脫苯塔。從粗苯、輕分縮油、重分縮油油水分離器排出的分離水均進(jìn)入控制分離從脫苯塔底部排出的貧油溫度比富油溫度低3-5℃,自流入貧富油換熱器，與富油換熱并冷卻至110-120℃后，再回到脫苯塔底熱貧油槽，在此用貧油泵送到貧油冷卻器冷卻至25-30℃后，送往洗苯塔循環(huán)噴灑。由于洗油在循環(huán)使用當(dāng)中質(zhì)量變壞。為保持循環(huán)洗油量的1-1.5%由富油入塔的管路引入洗油再生器，在此，洗油被間接蒸汽加熱至160-180℃,并用過(guò)熱蒸汽直接蒸吹，從再生器頂部蒸吹出來(lái)的溫度為135-175℃的油氣和水汽的混合蒸汽進(jìn)入脫苯塔的底部。再生器底部的殘?jiān)涂煽吭O(shè)備內(nèi)的蒸汽壓力間歇地或連續(xù)地排至殘?jiān)筒邸?、管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯的工藝來(lái)自洗苯塔的富油先進(jìn)入分縮器，被從脫苯塔來(lái)的粗苯油氣加熱到70-80℃,然后入貧富油換熱器，被熱貧油加熱到130-140℃后進(jìn)入管式爐。加熱到180-190℃的富油，從第14層板進(jìn)入脫苯塔。熱貧油從脫苯塔底部經(jīng)貧富油換熱器自流入脫苯塔下部的熱貧油槽，溫度120℃左右，然后用泵送到貧油冷卻器到25-30℃送回洗苯塔循環(huán)使用。從脫苯塔頂出來(lái)的粗苯蒸汽，進(jìn)入分縮器，溫度從170-180℃,降到90℃左右，部分水蒸汽被冷凝下來(lái)，然后進(jìn)入冷凝冷卻器，粗苯和水從冷凝冷卻器下部流入油水分離器進(jìn)行分離。從油水分離器出來(lái)的粗苯進(jìn)入粗苯儲(chǔ)槽。輕、重分縮器分別進(jìn)入油水分離器分離。為保證洗油質(zhì)量，從管式爐加熱后的富油管線(xiàn)引出1-2%的富油進(jìn)再生器，于此用管式爐過(guò)熱至400-450℃的蒸汽進(jìn)行蒸吹。再生器頂排出溫度為管式爐加熱法生產(chǎn)一種苯與蒸汽加熱法生產(chǎn)一種苯相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：粗苯回收率高；蒸汽耗量低；酚水量少等優(yōu)點(diǎn)。因此，選用管式爐加熱法。3、脫苯原理及影響因素脫苯原理(蒸汽法)脫苯原理實(shí)際是精餾原理，由揮發(fā)度不同的組分組成的混合液在精餾塔內(nèi)進(jìn)行部分汽化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)的過(guò)程。在精餾過(guò)程中，當(dāng)加熱互不相溶的液體混合物時(shí)，如果此混合物的蒸汽分壓之和達(dá)到塔內(nèi)的總壓時(shí)，液體即行沸騰。所以。在脫苯蒸餾過(guò)程中通入大量直接水蒸汽，當(dāng)塔內(nèi)的總壓力一定時(shí)，若氣相中水蒸汽所占的分壓愈高，則粗苯和洗油的蒸汽分壓就愈低，這樣就可以在較低的脫苯蒸餾溫度(遠(yuǎn)比250-300℃的溫度低)下，便可將粗苯完全地從洗油中蒸出來(lái)。影響脫苯的因素提高富油預(yù)熱溫度，則塔底貧油溫度也相應(yīng)提高。貧油中各組分的蒸汽壓增大，從而使粗苯的蒸出率也增加。提高塔內(nèi)操作壓力時(shí)，各組分的蒸出率相應(yīng)減少。反之，則相應(yīng)增加。增多加料板以下的塔板數(shù)n,可使各組分的蒸出率增大，特別是對(duì)甲苯，二甲苯的蒸出率影響較大。提高直接蒸汽量，可使各組分的蒸出率增加。反之則各組分的蒸出率減小。此外還有富油的預(yù)熱溫度和含苯量。洗苯塔殘油渣冷凝液罐再生器控制分離器管式爐富油油水分離器粗苯回流槽貧油冷卻器貧油脫苯塔冷凝冷卻器加溫富油終冷塔再生蒸汽貧油貧油富油貧油遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第18頁(yè)產(chǎn)品儲(chǔ)槽產(chǎn)品儲(chǔ)槽貧油泵新洗油槽洗油槽外來(lái)洗油貧油槽七、油庫(kù)工段：(一)工藝流程：從冷凝鼓風(fēng)工段和粗苯蒸餾工段送來(lái)的焦油和粗苯分別進(jìn)入焦油貯槽和粗苯貯槽中，定期用焦油裝車(chē)泵和粗苯裝車(chē)泵送往各自高置槽，經(jīng)汽車(chē)裝料管自流分別裝入汽車(chē)槽車(chē)外運(yùn)。洗油由汽車(chē)槽車(chē)運(yùn)來(lái)，卸入洗油卸車(chē)槽，由(二)工藝選擇及特點(diǎn)：本作業(yè)區(qū)焦油和輕苯的貯存時(shí)間為30天，其余產(chǎn)品和原料的貯存時(shí)間為20天。設(shè)置4個(gè)焦油貯槽，接受冷凝鼓風(fēng)作業(yè)區(qū)送來(lái)的焦油，并裝車(chē)外運(yùn)；設(shè)置2個(gè)輕苯貯槽，接受粗苯蒸餾作業(yè)區(qū)送來(lái)的輕苯，并定期裝車(chē)外運(yùn)；設(shè)設(shè)置2個(gè)洗油貯槽用于接受外來(lái)的洗油，并定期用泵送往粗苯蒸餾作業(yè)區(qū)；設(shè)置2個(gè)NaOH貯槽、1個(gè)KOH貯槽和2個(gè)堿真空槽，分別用于接受外來(lái)的堿并定期用泵送至脫硫作業(yè)區(qū)；設(shè)置2個(gè)硫酸槽、1個(gè)復(fù)式真空槽，用于接受外來(lái)的硫酸(93%),并定期用泵送至硫銨作業(yè)區(qū)。本作業(yè)區(qū)采用火車(chē)運(yùn)輸方式。本作業(yè)區(qū)設(shè)有充氮壓力平衡系統(tǒng)，各貯槽的放散氣均接八、脫水工段：凈化氣在管道輸送過(guò)程中由于溫度下降或壓力的升高，凈化氣中的部分為乙二醇類(lèi)溶液氯化鋰或氯化鈣水溶液。固體吸水劑分為固體氯化鋰和氯化一、冷凝鼓風(fēng)工段：設(shè)計(jì)參數(shù)：生產(chǎn)80萬(wàn)噸的焦化廠(chǎng)，年用干煤量106.7萬(wàn)噸，產(chǎn)生荒煤氣26.7遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第19頁(yè)萬(wàn)噸，年平均工作日360天，每天24小時(shí)。焦?fàn)t煤氣的組成表指標(biāo)名稱(chēng)H?S萘粗苯焦油指標(biāo)(g/Nm3)初冷器是焦化廠(chǎng)煤氣冷卻的主要設(shè)備，主要有立管式間接初冷器和橫管式間接初冷器兩種。橫管初冷器與豎管初冷器兩者相比，橫管初冷器有更多優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)煤氣的冷卻，凈化效果好，節(jié)省鋼材，造價(jià)低，冷卻水用量少，生產(chǎn)穩(wěn)定，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積省。因此，近年來(lái)，新建焦化廠(chǎng)廣泛采用橫管初冷器，以很少采用豎管初冷器了。見(jiàn)于以上兩種初冷器的對(duì)1.07為焦?fàn)t緊張操作系數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣處理量Q=W×1.07M?橫管初冷器F=4600米3焦化廠(chǎng)焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)有離心式和容積式兩種。離心式用于大型焦?fàn)t；容積式常用的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，用于中型和小型焦?fàn)t。羅茨式鼓風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，體積小，且在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，如壓頭稍有變化，其輸氣量可保持不變，即輸氣量隨著風(fēng)壓變化幾乎保持不變?？梢垣@得較高的壓頭。這都是優(yōu)點(diǎn)。但在使用日久后，間隙因磨損而增大，其效率降低，次種鼓風(fēng)機(jī)必須用循環(huán)管調(diào)節(jié)煤氣量，在壓出管路上需安裝安全筏，以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，羅茨式鼓風(fēng)機(jī)的噪聲較大。在此設(shè)計(jì)中，我選擇了離心式鼓風(fēng)機(jī)。由煤氣處理量查的可選用D=1250-22行鼓風(fēng)機(jī)(3臺(tái)),JK21000配用電動(dòng)機(jī)(3臺(tái)),Q=1200米3/分，H=3500mmH2O,N=1000kW。焦油霧是在煤氣冷卻過(guò)程中形成的，它以?xún)?nèi)充煤氣的焦油氣泡狀態(tài)或極細(xì)小的焦油滴存在于煤氣中。焦油霧的清除對(duì)化產(chǎn)回收工段的設(shè)備及操作極為重要。清除焦油霧的方法很多，但從焦油霧滴的大小及所要求的凈化程度來(lái)看，采用電捕焦油器最為經(jīng)濟(jì)可靠，效率可達(dá)98%以上。遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第20頁(yè)的管式電捕焦油器(2主要設(shè)備選擇編號(hào)數(shù)量型號(hào)1橫管初冷器F=4600米3,φ54mm×3mm42煤氣鼓風(fēng)機(jī)Q=750米3/分，H=3500mmH?O333電捕焦油器2二、脫硫工段：主要設(shè)備選擇脫硫塔后煤氣中H2S含量：20mg/m3;設(shè)備名稱(chēng)及規(guī)格主要材質(zhì)臺(tái)數(shù)予冷塔DN5600H=22500Q235-A(重瓷填料)1脫硫再生塔DN10000H=40000Q235-A(重瓷填料)3熔硫釜DN1000H=55008脫硫液循環(huán)泵Q=3800m3/h附電機(jī)N=1600KW(10KV)4蒸氨塔底部溫度：110℃;脫酸塔底部溫度：98℃;進(jìn)脫酸塔富夜溫度：60℃;閃蒸后廢水溫度：85℃;去洗滌的蒸氨廢水溫度：30℃;來(lái)苯裝置中壓蒸汽：0.8MPa;主要設(shè)備選擇蒸氨塔頂部溫度：100℃;脫酸塔頂部溫度：85℃;閃蒸槽溫度：110℃;出板式塔換熱器貧液溫度：34;去生化的蒸氨廢水溫度：30℃;來(lái)苯裝置中低壓蒸汽：0.3MPa;設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格臺(tái)數(shù)蒸氨塔2氨分縮器3氨水換熱器8蒸氨廢水冷卻器放空槽蒸氨廢水泵Q=70m3/h,H=40m,附電機(jī)蒸氨廢水泵2,附電機(jī)2液下泵Q=12m3/h,H=25m,附電機(jī)1管道混合器1四、硫銨工段：設(shè)計(jì)參數(shù)：飽和器母液操作溫度：52℃;大母液泵循環(huán)母液酸度：3%;離心機(jī)后銨含水：≤2%;干燥器進(jìn)口熱風(fēng)溫度：135℃;飽和器阻力：≤2000Pa;預(yù)熱器后煤氣溫度：65℃;小母液泵循環(huán)母液酸度：5%;干燥器后硫銨含水：≤0.3%;干燥器出口硫銨溫度：≤35℃;設(shè)備名稱(chēng)及規(guī)格主要材質(zhì)臺(tái)數(shù)噴淋飽和器DN4800H=11050不銹鋼3不銹鋼3硫銨離心機(jī)Q=5.5t/h不銹鋼3振動(dòng)流化床干燥機(jī)Q-8~10t/h不銹鋼1蒸氨塔DN2200H=20450不銹鋼2五、終冷洗苯工段：(一)設(shè)備論證及選型通常終冷塔有金屬板式直接終冷塔，帶焦油洗萘器的煤氣終冷塔及橫管終冷塔。根據(jù)本設(shè)計(jì)所確定的終冷除萘工藝流程，可確定選用與該工藝配套的橫管終冷塔。具體情況后面有詳細(xì)說(shuō)明。目前，我國(guó)焦化廠(chǎng)采用的洗苯塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面(1)空噴塔空噴塔一般為多段噴灑，沒(méi)段下部均設(shè)有煤氣分布器，相鄰兩段設(shè)有煤氣通過(guò)的錐性散罩，底部設(shè)有許多個(gè)噴嘴組成的洗油噴灑裝置，其上設(shè)有備遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第22頁(yè)用的中央噴嘴，從頂部灑下來(lái)的洗油經(jīng)降液管引到下段。洗油從第二段起用空噴塔洗苯具有以下優(yōu)點(diǎn)：投資省，處理能力大，阻力小，不堵塞等。缺點(diǎn)：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動(dòng)力消耗大。(2)板式塔(孔板塔)板式塔主要有穿流式篩板塔。該塔容易實(shí)現(xiàn)最佳流體力學(xué)條件，即增加氣液兩相的接觸面積，提高兩相的湍流程度，迅速更改兩相界面以減小其擴(kuò)散阻力。這種塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，生產(chǎn)能力大，投資省，節(jié)約金屬材料，且安裝和維修簡(jiǎn)便。其缺點(diǎn)是塔板的效率受負(fù)荷變動(dòng)的影響較大。(3)填料塔填料洗苯塔是應(yīng)用較早，較廣的一種塔。塔內(nèi)填料了用木格，鋼板網(wǎng)，金屬螺旋，帖拉累托填料，鮑爾環(huán)，鞍形填料以及塑料花環(huán)填料等。1)木格填料塔該塔型在我國(guó)焦化廠(chǎng)應(yīng)用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著生產(chǎn)能力小，設(shè)備龐大、苯重，投資和操作費(fèi)用高及木材耗量大等缺點(diǎn)。因此在一些國(guó)家里，木格填料塔已被新型高效填料塔取代。2)鋼板網(wǎng)填料塔該塔型在國(guó)內(nèi)已被采用。該填料塔與木格填料塔相比，具有比表面積大，吸收率高，阻力小，動(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，但制造麻煩，價(jià)格昂貴，處理能力3)金屬螺旋填料塔金屬螺旋填料塔采用鋼帶和鋼絲繞成，其比表面積大，重度小由于形狀復(fù)雜，填料層的持液量大，因此吸收劑與煤氣接觸時(shí)間較長(zhǎng)，又由于煤氣通過(guò)填料時(shí)攪動(dòng)激烈，因而吸收效率較高。但難于制造，價(jià)格昂貴。這種填料在蘇、美應(yīng)用較多。4)塑料花環(huán)填料塔塑料花環(huán)填料是近年來(lái)又國(guó)外引進(jìn)的高效填料，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，花環(huán)填料是一種具有比表面大，空隙來(lái)率高，阻力小，處理能力大，液體分布好，濕潤(rùn)率高，投資省，占地少，節(jié)省能耗，制造安裝容易，操作方便等突出優(yōu)點(diǎn)的填料。國(guó)家有關(guān)部門(mén)鑒于該填料具有以上優(yōu)點(diǎn)，已要求推廣使用高根據(jù)以上的論述，本設(shè)計(jì)采用塑料花環(huán)填料洗苯塔。(二)主要設(shè)備的計(jì)算和選型：5.1終冷塔：干煤氣體積產(chǎn)量V=45576Nm/h;粗苯回收率A粗苯：0.95%(占干煤重量);硫銨工段來(lái)煤氣溫度飽和/溫度：56/50℃。5.1.1物料衡算遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第23頁(yè)出塔煤氣質(zhì)量產(chǎn)量G煤氣=V×p煤氣=45576×出塔0.455=20737Kg/h,其中，p煤氣=0.455kg/Nm3是干煤氣密度。煤氣=45576÷0.340=134047.06kg/h,其中,煤氣中H?S質(zhì)量流量G“=G煤×E=134047.06×0.2%=268.09kg/h,煤氣中H,S體積流量Vs=G*s÷ps=268.09÷1.518=176.61Nm3/h,煤氣中粗苯含量Gx=G煤×A*+V×F=134047.06×0.95%+45576比);Fax=0.002kg/Nm3煤氣中粗苯體積流量V=G,是粗苯蒸氣密度。Nm3混合煤氣體積流量Vm=V+Vms+V=46124.74Nm3/h終冷塔塔前煤氣中水蒸氣體積流=×P50/(P入+10333—=1255mmH20,是50℃(塔前煤氣露點(diǎn))下水蒸所飽和蒸氣壓；P入=1100mmH20,是入終冷塔煤氣壓力(表壓)。標(biāo)準(zhǔn)情況下干摩爾氣體的體積。終冷塔塔后煤氣中水蒸氣體積流量=×P21(P出+10333253mmH20,是21℃(終冷溫度)下水蒸氣飽和蒸氣壓；P出=1000mmH20,是出終冷塔煤氣壓力(表壓)。終冷塔塔后煤氣中水蒸氣質(zhì)量流量=×18/22.4=1053.21進(jìn)出終冷塔煤氣主要組分的質(zhì)量流量和體積流量組分質(zhì)量流量(kg/h)體積流量(Nm3/h)干煤氣硫化氫進(jìn)塔粗苯水蒸氣干煤氣硫化氫遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第24頁(yè)通過(guò)對(duì)進(jìn)出洗苯塔煤氣平均流量，洗油循環(huán)量，貧富油中粗苯量的計(jì)算，來(lái)計(jì)算洗苯塔的塔徑，塔高等。并完成洗苯塔填料的計(jì)算和選型。5.2.1進(jìn)、出洗苯塔的粗煤氣量1、入洗苯塔的粗煤氣量經(jīng)硫銨工段的粗煤氣中主要成分是煤氣、粗苯和水蒸汽。煤氣中的粗苯在洗苯塔內(nèi)的回收率：式中α,a?—洗苯塔入口煤氣和出口煤氣中粗苯的含量，α=36g/Nm3,a入洗苯塔粗煤氣中的粗苯量為：45576×36×103=1640.74kg/h入洗苯塔粗煤氣中水蒸汽含量：1053.21Nm3/h粗苯的組成表指標(biāo)名稱(chēng)苯甲苯二甲苯溶劑油指標(biāo)(質(zhì)量%)55分子量以100kg粗苯為基準(zhǔn)，按表中的數(shù)據(jù)可得苯的分子量為：粗煤氣含粗苯的摩爾量：1640.74/83.13=19.74kmol/h粗煤氣含粗苯的體積量：19.74×22.4=442.18Nm3/h粗煤氣含煤氣的量：45576-1053.21-442.18=44080.61Nm3/h=1967.88kmol/h煤氣的分子量為10.18,則煤氣的質(zhì)量流量為：2.出洗苯塔的粗煤氣量：出洗苯塔粗煤氣中的煤氣量和水蒸氣量可以看作不發(fā)生變化，此時(shí)有粗煤氣中的粗苯含量改變。粗煤氣經(jīng)洗苯塔被吸收的粗苯量：1640.74×95.0%=1558.70kg/h出洗苯塔煤氣中的苯含量：1640.74-1558.70=82.04kg/h遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第25頁(yè)組分入洗苯塔濕煤氣質(zhì)量流量(kg/h)體積流量(Nm3/h)出洗苯塔濕煤氣質(zhì)量流量(kg/h)體積流量(Nm/h)煤氣水蒸氣共計(jì)入洗苯塔煤氣的實(shí)際流量：煤氣平均流量V的計(jì)算：對(duì)于實(shí)際條件下的氣體滿(mǎn)足：由上式可算出煤氣的實(shí)際流量為：煤氣在塔內(nèi)的平均流量：5.2.2洗油循環(huán)量計(jì)算：遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第26頁(yè)洗油循環(huán)量：油氣比i取為1.7L/m煤氣，油密度取y=1.06kg/L,Vs=45527.84m3/h貧富油中粗苯含量的計(jì)算：=1640.74×1000/45359.(2)塔后煤氣含粗苯量：(3)貧油允許含粗苯量：用焦油作為洗油時(shí)與洗苯塔塔后煤氣含苯量a?相平衡的貧油允許含苯量X(單位為%)滿(mǎn)足以下公式：P—煤氣總壓力Pb=0.8008P+0.1340Pt+0.0310Px+0.0342PsP。=110mmHgPt=30mmHgPx=20mmHgPs=0mmHg分別為純苯，甲苯，二甲苯，萘溶劑的飽和蒸汽壓，可通過(guò)《煉焦化產(chǎn)理化常熟》P38公式和常數(shù)表計(jì)算。P2=760+600/13.6=804.18mmHg將這些參數(shù)帶入上公式中即可求得x值是平衡偏離系數(shù)，為1.1~1.2,取遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第27頁(yè)(5)出塔富油含苯量：83599.87C,=C,+回收的苯量/(洗油量+苯的回收量)=0.162+1558.70/(82041.175.2.3、塔徑、填料面積、填料量和塔高的確定；1.根據(jù)《燃料化工》1998(3)提供的參數(shù)，塑料花環(huán)填料的空塔速“在1.1~1.4m/s之間，這里取1.2;花環(huán)填料表面定額在0.2～0.5m2/Nm'·h,取0.3m2/Nm'·h,本設(shè)計(jì)取“=1.2m/s,圓整后，取D=3.67m式中Vs—煤氣平均體積流量，Nm'/S花環(huán)填料面積，用量及塔高的計(jì)算：由于花環(huán)填料表面定額值為0.25m2/Nm3·h得花環(huán)填料面積：F=0.25×Vw=0.25×45576=11394m2其中V=45576Nm2/h是干煤的體積流量。該洗苯塔采用的填料是Z型塑料花環(huán)填料，其比表面積A'=127m2/Nm',3.填料總高度H:,H=V/xr2=89.72/(3.14×,其中r=2.05m,是洗苯塔的半徑。4.塔高計(jì)算：塔分為4層填料，每層高度為2m,由于塔徑大于2m,故采用雙升氣管型分布板，底座高度為0.5m,煤氣進(jìn)口高度取1m,煤氣進(jìn)口管到第一層填料高度取1.5m,噴淋高度取1.5m,捕霧層高度取0.8m,煤氣出口高度取1m,,煤氣出口到塔頂高度取3m,每層填料底高度取0.3m,所以塔高H=26.8m5.3管式爐的選型管式加熱爐的爐型有幾十種。按其結(jié)構(gòu)形式可分箱式爐、立式爐和圓筒爐。按燃料燃燒的方式可分有焰爐和無(wú)焰爐。5.3.1物料衡算1.粗苯產(chǎn)量G-Ga×A=134047.06×0.95%=1273.45kg/h,其中A*=0.95%,是粗苯加收率(占干煤質(zhì)量百分比)。2.純苯量遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第28頁(yè)3.甲苯量4.二甲苯量其中β*=0.76,是粗苯其中βp*=0.15,是粗苯G=Gm×=1364.60×0.05=68.23其中β二來(lái)=0.05,是粗苯中二甲苯的含量。5.溶劑油量aG×p=1364.60×0.04=54.58kg/h,其中β=0.04,是粗苯中溶劑油的含量。6.貧油中粗苯量：(貧油中含苯的量可按0.2-0.4%計(jì)算)這里取0.3%,G=G×W=82041.17×0.3%=246.12kg/h,其中W租*=0.3%,是貧油中粗苯的含量。G-G×=246.12×47.2%=116.17kg/h7.富油量Ga-G+G+=1364.60+82041.17+246.12=83651.89kg/h富油中水量G-G×β=83651.89×0.8%=669.22kg/h其中β*=0.8%,是富油富油中含萘油G=G×β=83651.89×5%=4182.59kg/h其中β*=5%,是富油含萘8.洗油量所以進(jìn)入管式爐富油中純苯的質(zhì)量流量G=G+g=1037.99kg/h,所以可得甲苯,二甲苯,溶劑油的量。表一：進(jìn)管式爐富油的各個(gè)組分及其流量組分質(zhì)量流量(kg/h)分子量摩爾流量(Kmol/h)遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第29頁(yè)苯二甲苯溶劑油萘共計(jì)設(shè)在管式爐中富油中富油閃蒸后和閃蒸前組分的液相的比，則有以下關(guān)設(shè)。,=0.60則=0.60×7668/(0.60×766其中，管式爐出口富油溫度為180℃,壓力為920mmHg。180℃時(shí)各種組分的飽和蒸汽壓(mmHg)分別為：苯：7668;甲苯：3875;萘：295;溶劑油：1100;洗油：110,另外，因富油中的水在管式爐中全部蒸發(fā)，因而φ*=0,所以，出管式爐的富油的富油(液相)中的純苯的量G=G=1043.99同理可得甲苯,二甲苯，溶劑油,洗油，萘，水的遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第30頁(yè)表二：出管式爐內(nèi)各組分的蒸發(fā)量組分質(zhì)量流量(kg/h)分子量摩爾流量(Kmol/h)苯甲苯二甲苯溶劑油萘水00共計(jì)在管式爐內(nèi)的蒸發(fā)量G苯g=G苯1—G萊z=1043.99-626.39=417.60kg/h,同理可得甲苯，二甲苯，溶劑油，洗油，萘，水的蒸發(fā)量表三：管式爐內(nèi)各組分的蒸發(fā)量組分質(zhì)量流量(kg/h)分子量摩爾流量(Kmol/h)苯甲苯二甲苯溶劑油萘水共計(jì)遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第31頁(yè)式爐出口壓力，N?=561.72Kmol/h,是進(jìn)管式爐富油中各個(gè)組分的物質(zhì)的量是出管式爐的富油(液相)中各組分的物質(zhì)的量粗苯在管式爐內(nèi)的蒸發(fā)率5.3.2能量衡算：進(jìn)入管式爐富油可以分成洗油(含萘),粗苯和水三部分(均為液相)富油帶入熱量也可以由這三部分求得。(一)1.洗油(含萘)帶入熱量：Q=c(GsG)135℃時(shí)洗油的比熱；G洗油1=81622.91kg/h,Gt=4182.59kg/h,分別是進(jìn)出管式爐富油中洗油和萘的質(zhì)量流量2.粗苯帶入熱量：Q,=c,tG粗苯比熱C=0.383+0.001043×135=2.192Kj/Kg·℃G粗苯1=1704.5kg/h是進(jìn)入管式爐富油中粗苯的量。=4.271×135×699.22=403159.76kj/h,其中C?=4.271Kj/Kg·℃是135℃時(shí)水的比熱,G水：=669.22kg/h是進(jìn)入管式爐富油中水的質(zhì)量流量。4.低壓蒸氣帶入熱量：0=GH=2027.33×2745.96=5566973.68kj/h,其中1273.45=2027.33kg/h,是脫苯所需要直接蒸汽量，而ψ=1.592kg/kg,是單位質(zhì)量粗苯所需的蒸汽量，G*=1273.45kg/h,是粗苯產(chǎn)量。(二)出管式爐富油既有氣相也有液相，液相主要是洗油(含萘)和粗苯，氣相主要是洗油(含萘),蒸汽,粗苯蒸汽和水蒸汽。1.洗油(含萘)帶出熱量o=cG)=2.234×180×84905.62=34142247.91kj/h,其中t=180℃,是出管式爐富油的溫度；c,=2.234遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第32頁(yè)kj/kg.℃,是180℃時(shí)洗油(含萘)的比熱；a=80806.68kg/hg=4098.94kg/h,分別是出管式爐富油中液相洗油和萘的質(zhì)量流量。626.39+188.96+122.43+155.38=1090.16kg/h,是出管式爐富油中液相粗苯的量。3.洗油蒸氣(含萘蒸氣)帶出熱量0=HGG)=564.84×899.88=508288.22kj/kg,是180℃時(shí)洗油蒸汽的質(zhì)量流量。4.粗苯蒸氣帶出熱量°==665.26×517.56=344311.97kj/h,是出管式爐富油中液相苯的量，而G苯3=417.60kg/h,G甲苯3=62.99kg/h,G二甲苯3=21.60kg/h,G溶劑油3=15.37kg/h,分別是出管式爐富油中苯蒸汽,甲苯蒸氣和溶劑油蒸汽的質(zhì)量流量。5.180℃水蒸氣帶了熱量o,=Hc=2832.57×669.22=1895612.50kj/h,其中H=2832.57kj/kg,是180℃水蒸氣的熱焓值,G水3=669.22kg/h,是出管式爐水蒸氣的質(zhì)量流量。6.400℃水蒸氣帶了熱量Q=6628943.36kj/h,其中=3269.79kj/kg,是400℃水蒸氣的熱焓值,G水蒸=2027.33kg/h,是脫苯所需的直接水蒸氣的量。7.散熱損失g;-q=0.05×9、=1516622.74+0.05°;其中y=5%,是散熱損失占管式爐輸入熱量的比例，Qx=30332454.74+2;是管式爐輸入的熱量。因?yàn)??即0.959,=15259185.57供給富油的熱量c油=Q,+Q,+Q+Q。+Q-Q,-Q,-Q,=11275624.84j/h供給脫苯所需要的直接水蒸氣熱量=Q。-Q.=1061969.68kj/h管式爐熱量平衡表項(xiàng)目輸入(kj/h)輸出(kj/h)遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第33頁(yè)粗苯476644.26低壓水蒸汽5566973.68苯蒸汽180℃時(shí)水蒸汽400℃過(guò)熱水蒸汽熱損失共計(jì)46394755.345.3.3管式爐的選型管式爐由輻射段和對(duì)流段兩段組成，輻射段主要是對(duì)富油進(jìn)行加熱，對(duì)流段主要對(duì)脫苯所需要的直接水蒸汽進(jìn)行加熱，并附帶對(duì)富油進(jìn)行一點(diǎn)加熱。輻射段加熱面積：設(shè)的95%由輻射段供給，5%由對(duì)流供給，輻射段強(qiáng)度為K1=110000kj/m2·h,是輻射段熱量強(qiáng)度，則輻射段加熱面積為：F=Q*0.95/110000=11275624.84×0.95/110000=92.65m2對(duì)流段加熱面積F,=[+(1-95%)o。]/K?=[1061969.68+0.05×11275624.84]/21=77.42m2其中，K?=21000kj/m2.h,是對(duì)流段熱強(qiáng)度；1-95%表示供給富油熱量的5%由對(duì)流段提供的。=924.16Nm'/h,其中，η=75%,是管式爐熱效率,H=17800kj/Nm2是煤氣熱值。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第34頁(yè)型號(hào)高/mm設(shè)備重/t總熱負(fù)荷/MJ。H直徑/mm5.4再生器的計(jì)算和選型進(jìn)入再生器的富油，一部分蒸發(fā)成氣體進(jìn)入脫苯塔，其余當(dāng)作殘?jiān)懦觯_(dá)到再生的目的。5.4.1物料衡算我們?nèi)〕龉苁綘t富油的1%進(jìn)入再生器，則總量=0.01×83651.89=836.52kg/h,其中83651.89kg/h是進(jìn)入管式爐富油的質(zhì)量流量。同理可以求出進(jìn)入再生器的富油中所有組分的流量(見(jiàn)下表)質(zhì)量流量(kg/h)摩爾流量(Kmol/h)總量氣相氣相中洗油氣相中萘氣相中粗苯氣相中水蒸氣液相液相中洗油液相中萘液相中粗苯0.048,其中，G。=859.98kg/h,是再生器內(nèi)的富油的液相部分的質(zhì)量流量；=160,是洗油的分子量。遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第35頁(yè)200℃(洗油在再生器內(nèi)被加熱到的溫度)時(shí)萘的飽和蒸汽壓力；P=980mmHg是再生器出口油氣壓力。萘在再生器內(nèi)的蒸發(fā)率其中n=2(再生器內(nèi)設(shè)7層折流板，設(shè)其相當(dāng)于2層泡罩塔板)同理可以求得洗油的蒸發(fā)率，=.8再生器內(nèi)洗油和萘的蒸發(fā)率萘洗油組分的飽和蒸汽壓p,(mmg再生器出油汽壓力p,(mmHg組分i的平衡常數(shù)K提餾段塔板數(shù)n22再生器內(nèi)組分i的蒸發(fā)率，在再生器內(nèi)粗苯全部蒸發(fā)萘的蒸發(fā)量為40.99×0.908=37.22kg/h,洗油的蒸發(fā)量為808.06×0.8=646.45kg/h,所以，從再生器進(jìn)入脫苯塔的氣體中萘含量為0.84+37.22=38.06kg/h,洗油蒸發(fā)量為654.61kg/h,粗苯蒸汽量為16.11kg/h,水的蒸汽量為2027.33kg/h。組分質(zhì)量流量(kg/h)分子量摩爾流量(Kmol/h)洗油萘粗苯水蒸氣共計(jì)進(jìn)入再生器的富油一部分蒸發(fā)成氣體，沒(méi)有蒸發(fā)的部分就成為殘?jiān)懦?。所以，殘?jiān)泻?0.99-38.06=2.93kg/h,洗油808.06-654.61=遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第36頁(yè)各組分從再生器排渣量組分排放量(kg/h)分子量摩爾流量(Kmol/h)洗油萘共計(jì)所以，單位時(shí)間每噸180℃前粗苯排渣量G。=156.38/1364.60=0.1155.4.2再生器選型再生器頂部分氣體流量其中，v=117.22Kmol/h,是從再生器進(jìn)入脫苯塔的氣體的摩爾流量，t=240℃是再生器頂部氣體溫度；P=980mmHg,是再生器出口油氣壓力。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果再進(jìn)行再生器先型：5層多孔折流板、板間距300mm設(shè)備重/t加熱面積m2圖號(hào)七、粗苯蒸餾工段：(一)設(shè)備論證及選型7.1脫苯塔我國(guó)焦化廠(chǎng)采用的脫苯塔有圓形泡罩塔，條形泡罩塔以及浮閥塔等，以條形泡罩塔應(yīng)用最廣。泡罩塔是工業(yè)上應(yīng)用最久的一種塔板型式，該種塔型的優(yōu)點(diǎn)是：不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣、液負(fù)荷有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第37頁(yè)持幾乎恒定的板效率，塔板不易堵塞，對(duì)各種物料的適應(yīng)性強(qiáng)，操作經(jīng)驗(yàn)豐富。缺點(diǎn)是：塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬耗量大，造價(jià)高，板上液層厚，氣體流動(dòng)曲折，塔板壓降大，兼因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴(yán)重，限制氣速的提高，故生產(chǎn)能力不大。而且板上液流遇到的阻力大，致使液面落差大，氣體分布不均勻，浮閥塔是在泡罩塔與篩板塔兩種型式的基礎(chǔ)上而衍生的一種新塔型。該塔型具有以下優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔是造價(jià)低，氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小，塔板條件變差，使塔內(nèi)堵塞嚴(yán)重，氣體，液體分布不均勻，根據(jù)目前的使用證明泡罩塔的操作，運(yùn)行更為穩(wěn)定。雖然浮閥塔具有很多優(yōu)點(diǎn)，但因其防腐較差，操作不易穩(wěn)定，故選用條形泡罩塔作為本設(shè)計(jì)的脫苯7.2貧油冷卻器和貧富油換熱器7.2.1貧油冷卻器我國(guó)焦化廠(chǎng)應(yīng)用貧油冷卻器主要有：空氣—水噴淋式冷卻器，浮頭管殼冷卻器和螺旋板換熱器三種。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是浮頭管殼式貧油冷卻器。近年來(lái)，螺旋板換熱器在我國(guó)焦化廠(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。除可作為貧油冷卻器使用之外，還可以作貧油換熱氣，蒸氨廢水換熱器等。螺旋板換熱器與普通換熱器相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、傳熱效率高。該設(shè)備可進(jìn)行逆流，并流和錯(cuò)流操作，其總傳熱系數(shù)約為列管式換熱器的三倍左右。最突出的特點(diǎn)是對(duì)低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換時(shí)，有極好的效果。如在液一液逆流型中為保持逆流的溫差，其出入口溫差可以小它傳熱系數(shù)大。對(duì)液一液逆流型換熱器來(lái)說(shuō)，總傳熱系數(shù)K可高達(dá)1200-2800kcal/m'.h.℃。而列管式換熱器的平均傳熱系數(shù)K只為5002、結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。所需面積只為列管式換熱器的1/2-1/4。3、它能自行清除污垢。因螺旋板的通道是單通道，如果通道內(nèi)處沉積了污垢，此處的通道截面積就會(huì)減少，流速就相應(yīng)增高，污垢易被沖刷掉。因此幾乎不用人工清掃，可延長(zhǎng)清掃周期。另外，它還有鋼材耗量少，成本低等優(yōu)點(diǎn)，但它阻力較大，與列管式換熱器相比，當(dāng)螺旋通道的當(dāng)量直徑與圓管直徑相等時(shí)，則前者阻力為后者的2-3倍。兩種換熱器的經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益比較見(jiàn)表3-4至表3-5鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用螺旋板換熱器作為貧油冷卻器。7.2.2貧富油換熱器由于所需換熱面積較大，為了節(jié)省用地本設(shè)計(jì)選用浮頭管殼式換熱器作管殼式換熱器與螺旋板換熱器的經(jīng)濟(jì)效益比較見(jiàn)表，價(jià)格比較見(jiàn)表。螺旋板換熱器與管殼式換熱器經(jīng)濟(jì)效益比較遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第38頁(yè)螺旋板式管殼式堵塞情況體積耐壓重量(隨壓力，溫度材質(zhì)壓力損失△P,kg/cm2管內(nèi)流速m/s管外流速m/s不堵小低不銹鋼大(0.5-2)1-2(有時(shí)>2)液體0.4-2,氣體螺旋板式與管殼式換熱器價(jià)格比較單臺(tái)設(shè)備重量，t螺旋板式換熱器價(jià)格元/噸列管式式換熱器價(jià)格元/噸碳鋼碳鋼遼寧科技學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第39頁(yè)(二)主要設(shè)備的計(jì)算和選型：對(duì)脫苯塔的計(jì)算主要是計(jì)算脫苯塔的塔徑和塔高。進(jìn)脫苯塔提餾段富油包括液相和氣相部分，其中液相部分為出管式爐富油中液相部分和進(jìn)入再生器富油的液相部分差，因此進(jìn)入脫苯塔提餾段的液79998.62kg/h,是出管式爐富油中液相洗油的質(zhì)量流量；其中G=80806.68kg/h,是出管式爐富油中液相洗油的質(zhì)量流量，G=808.06kg/h,是進(jìn)再生器富油中液相洗油的質(zhì)量流量。同理可以求得進(jìn)脫苯塔提餾段的液組分質(zhì)量流量(kg/h)分子量摩爾流量(kg/h)洗油萘粗苯共計(jì)提餾段內(nèi)油分子數(shù)和水分子數(shù)之比富油的液相部分的質(zhì)量流量；Gs=2027.33kg/h是再生器內(nèi)水蒸氣的質(zhì)量流量Ms=18,是水的分子量；Mm=160,是洗油的分子是178℃時(shí)萘的飽和蒸汽壓力；P=970mmHg是脫苯塔頂壓力。萘在脫苯塔提餾段內(nèi)的蒸發(fā)率其中n=14是脫苯塔提餾段塔板數(shù)。是178℃時(shí)萘的飽和蒸汽壓力；P=